小型水稻插秧机的研制

罗春阳

摘 要：水稻插秧机是种植水稻不可缺少的工具。小型水稻插秧机符合我国地形特点，可以提高插秧效率和质量，值得研制和推广。该文论述了插秧机稀植分插机构、插秧机自动控制和监测技术以及小型水稻插秧机的研制现状，并指出了以后的发展方向。

关键词：小型 水稻插秧机 研制

中图分类号：U523 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0081-01

在我国，种植面积最大的粮食作物就是水稻，它的单产量和总产量都是最高的，其种植面积占我国粮食作物的28%，其总产量则占到了40%。随着科学技术的发展，水稻的种植方式已经由原来的人工插秧逐渐转变为机械插秧，我国插秧机械虽然有了一定的发展，但是从整体上来看，总体水平不高，具体表现为机型单一，品种少，特别是缺少小型水稻插秧机。从我国水稻种植地区的地形状况来看，广大农村（尤其是南方农村）都是以小地块和丘陵地块为主，但是，当前在我国只有一些大型宽幅的水稻插秧机，完全不符合农村实际地形情况。只有加大小型水稻插秧机的研制力度，开发出更多的符合我国地块特点的小型水稻插秧机，才能够在水稻种植中大面积实现机械化插秧，才能够大大提高我国水稻种植的效率和质量，促进我国水稻种植现代化水平的进一步提升。

1 稀植分插机构

分插机构是插秧机的核心关键部件之一，也一直是插秧机研制的重点和热点。分插机构反映的性能就是机插性能，此项性能的优劣主要表现在以下三个方面。

一是栽秧质量怎样保证。也就是怎样做到精确插秧，使插秧时的秧爪轨迹和态势跟人工插秧的轨迹差不多；怎样做到不伤害秧苗、不遗漏秧苗，使分插机构的部件在运转时不晃动，保持平稳状态，机器的震动幅度也要达到最小。

二是秧苗直立、紧凑。秧苗直不直立主要取决于秧针和插植叉头部几何样子的设定，这对秧苗的姿态起着决定性的作用。插前秧苗应该避免被干涉，这就要求在设计分插机构插植端的入水角度和回转时的运动路线要注意不要碰着插前秧苗。对秧苗立起姿态影响比较大的是浮板尺寸的大小及形状的设计。怎样使得浮板小而浮力大、运动时雍泥少、对旁边的秧苗没有影响成为了分插机构机械设计的关键所在。

三是取苗的准确度要高，对秧苗位置、数量多少的要准确设定。也就是说插秧机在插秧时要保证秧苗姿态的直立，输送秧苗要准确；要把取秧苗的数量的调节装置和输送秧苗的皮带连动起来，使插秧机能够根据取秧苗数量的多少的改变来调节输送秧苗数量。

目前，国内大部分都是运用运动学建立模式和优化相联合的办法来设计和研制插秧机的分插结构。此外，还充分研究了日本的旋转式的插秧机分插机构的工作原理，并拿出了不少的进一步优化的方案。我国对插秧机分插机构的研究在运动学特性上较为充分，但是在动力学上的研究就不怎么充分，这都是因为复杂的数学建模。我国在水稻种植上存在着大型插秧机插秧、种植株距大的问题，要想解决这两个问题，需要把农机和农艺进一步的结合起来，对稀植分插机构的研制要从工作原理上多做创新和构思，使杂交水稻种植中的大型插秧机插秧、株距大等问题得到尽快的解决，并进行科学的验证和试验，确保分插机构研制成果有着极强的实用性，进而满足占到55%插秧面积的机械化插秧需求

2 插秧机自动控制和监测技术

（1）“浅、稳、直、匀”是水稻对生长的要求。“浅、稳”可以使水稻返青比较快，根部也比较壮实，不容易被风吹倒；“直、匀”可以使水稻处于良好的通风和透光环境中，不容易滋生病虫害，颗粒也比较饱满，能够大大提高水稻的产量。插秧机与人工插秧相比最大的优势就是能够使深浅一致，机械插秧要想实现这一点的关键在于仿形部件，要求在插植部位有一个水平技术和土地情况相适应的仿形部件。国内在研究机械插秧技术时，很少注意研究依据土壤环境自动控制深浅的工作原理和技术，致使我国水稻插秧机的插秧准确性和秧苗的直立状态、插秧环境的适应性都比日本、韩国的插秧机要差。

（2）日本在水稻种植机械的研制水平上是比较高的，在控制自动插深浅的技术的处理上主要运用了速度感应的技术来组成了自动调节深浅的装置，使插秧机能够依据速度的不断变化情况下浮板起伏的高度来自动调节秧苗插的深还是浅。在插秧机的插植部位的平衡控制运用了先进的平衡部件，插秧时插植部位的水平控制是通过角度传感器和倾斜传感器来完成的。日本的有关研究人员已经开始尝试把卫星全球定位的导航技术运用在插秧机的无人驾驶技术的开发中，还正在研制在机器视觉导航技术基础上的辅助驾驶插秧机的技术。在插秧机的驾驶中加入导航技术是未来插秧机的发展方向之一。

（3）在乘坐式小型插秧机的操作过程中，会出现成条漏插的问题。要想解决这个问题，就要在秧苗质量、秧苗装载、插秧机构的分插准确度上提高水平，除此之外，就是可以在插秧机上装上警报器，用来在秧苗质量不好和遗漏插苗时做出警示。

（4）乘坐式小型插秧机之所以效率低下，没有产生高效插秧的效果，究其原因是因为装载秧苗的时候，所花费的时间太多，影响了插秧的整体效率。如果能够实现插秧机的自动装载秧苗技术，那么这个问题就会得到有效解决。因此，要积极研究和开发自动装秧技术，提高插秧机的自动化水平，进而节约装秧时间，使插秧机的效率得到进一步提高。

3 设计和开发环境

国内设计和开发插秧机技术的方式和方法都比较落后，很多研究人员都是依据自己的经验进行对比设计。在插秧机的设计和开发过程中，没有运用虚拟样机技术进行样机的测试。在虚拟样机技术中，可以方便快捷地对插秧机复杂的机械/液压混合设计、动力学解析以及结构和参数进行提升。在进行插秧机新产品的研发过程中，运用虚拟样机技术，可以对虚拟模型进行验证，还可以对多种设计方案进行对比。

4 结语

水稻插秧机的研制是实现我国水稻种植机械化、现代化的重要保证，能够充分体现我国在技术研发上的创新能力和水平。小型水稻插秧机在我国有着广阔的应用前景，要在机械的作业宽度和灵活性、分插机构的插秧准确度、自动调节装置和自动报警装置等方面进行深入的研究和开发，提高插秧机的准确性、机动性和灵活性，使小型水稻插秧机更加符合我国的地块情况，促进我国水稻插秧机研发水平的进一步提升，促进我国水稻种植的机械化、种植面积的规模化和农业现代化的快速实现。

参考文献

[1] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（上）[M].北京：机械工业出版社，1998：498—556.

[2] GB6243-86，水稻插秧机试验方法[S].

[3] 北京农业机械化学院.农业机械学（上）[M].北京：中国农业出版社，1981：157—158.

[4] 赵匀.农业机械计算机辅助分析和设计[M].北京：清华大学出版社，1998：75—78.

[5] JB5115-86，曲柄摇杆式机动水稻插秧机[S].

[6] 陈德俊，邬介年，徐锦大.多熟制水稻插秧机分插机构的分析与综合[J].农业机械学报，1992，23（2）：23—28.